package graph;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.LinkedList;

/**
 * 图
 */
public class Graph {
    private ArrayList<String> vertexList; // 存储顶点集合
    private int[][] edges;  //存储图对应的邻接矩阵
    private int numOfEdges; //表示边的数目
    //定义一个数组记录某个顶点是否被访问
    private boolean[] isVisited;

    public static void main(String[] args) {

        //测试
        int n = 5;  //节点的个数
        String[] vertexValue = {"A","B","C","D","E"};
        //创建图对象
        Graph graph = new Graph(5);
        //循环添加顶点
        for (String value :
                vertexValue) {
            graph.insertVertex(value);
        }

        //添加边
        //A-B A-C B-C B-D B-E
        graph.insertEdge(0,1,1);
        graph.insertEdge(0,2,1);
        graph.insertEdge(1,2,1);
        graph.insertEdge(1,3,1);
        graph.insertEdge(1,4,1);

        graph.showGraph();

        graph.bfs();

    }

    //构造器
    public Graph(int n){
        //初始化矩阵和vertexList
        edges = new int[n][n];
        vertexList = new ArrayList<String>(n);
        numOfEdges = 0; //默认为零
        isVisited = new boolean[n];
    }

    //得到第一个邻接节点的下标
    public int getFirstNeighbor(int index){
        for (int j = 0; j < vertexList.size() ; j++) {
            if(edges[index][j] > 0){
                return j;
            }
        }
        return -1;
    }

    //根据前一个邻接节点的下标来获取下一个邻接节点
    public int getNextNeighbor(int v1,int v2){
        for (int j = v2+1; j <vertexList.size() ; j++) {
            if(edges[v1][j] >0) {
                return j;
            }
        }
        return -1;
    }

    //对dfs进行重载遍历所有的节点并进行dfs
    public void dfs(){
        //遍历所有的节点进行dfs
        for (int i = 0; i <getNumOfVertex() ; i++) {
            if(!isVisited[i]){
                dfs(isVisited,i);
            }
        }
    }

    //对bfs进行重载遍历所有的节点并进行bfs
    public void bfs(){
        for (int i = 0; i <getNumOfVertex() ; i++) {
            if(!isVisited[i]){
                bfs(isVisited,i);
            }
        }
    }

    //深度优先遍历
    /**
     *
     * @param isVisited 存储当前节点是否被访问
     * @param i
     */
    public void dfs(boolean[] isVisited, int i) {
        //访问该节点
        System.out.print(getValueByIndex(i) + "->");
        //将该节点设置为已经访问
        isVisited[i] = true;

        //查找节点i的第一个邻节点w
        int w = getFirstNeighbor(i);
        while (w != -1) {
            //说明有邻接节点，并判断是否被访问
            if (!isVisited[w]) {
                dfs(isVisited, w);
            }
            //如果w已经被访问过,就找到下一个节点。
            w = getNextNeighbor(i,w);
        }
    }

    //对一个节点进行广度优先遍历方法
    public void bfs(boolean[] isVisited, int i){
        int u;   //表示队列的头节点对应的下标
        int w; //  邻接节点
        //队列，节点访问顺序记录
        LinkedList queue = new LinkedList();
        //访问节点，输出节点
        System.out.print(getValueByIndex(i) + "=>");
        //标记为以访问
        isVisited[i] = true;

        //将节点加入队列
        queue.addLast(i);

        while (! queue.isEmpty()){
            //队列不为空，取出队列的头节点
            u =(Integer) queue.removeFirst();
            //得到第一个邻节点的下标w
            w = getFirstNeighbor(u);
            while (w !=-1){ // 找到了
                //是否访问过
                if(!isVisited[w]){
                    System.out.print(getValueByIndex(w) + "=>");
                    //标记已经访问
                    isVisited[w] = true;
                    //入队列
                    queue.addLast(w);
                }
                //以u为前驱节点，找w后面的下一个邻接节点
                w = getNextNeighbor(u,w);
            }
        }

    }

    //图常用的方法
    //返回节点的个数
    public int getNumOfVertex(){
        return vertexList.size();
    }

    //得到边的数目
    public int getNumOfEdget(){
        return numOfEdges;
    }

    //返回节点i(下标)对应的数据0->"A", 1->"B"...
    public String getValueByIndex(int i){
        return vertexList.get(i);
    }

    //返回v1和v2的权值
    public int getWeight(int v1,int v2){
        return edges[v1][v2];
    }

    //显示图对应的矩阵
    public void showGraph(){
        for (int[] link :
                edges) {
//            System.err.println(Arrays.toString(link));
            System.out.println(Arrays.toString(link));
        }
    }

    //插入节点
    public void insertVertex(String vertex){
        vertexList.add(vertex);
    }

    //添加边
    /**
     *
     * @param v1 表示点的下标，即是第几个顶点
     * @param v2 另一个顶点
     * @param weight 0或者是1表示是否相连
     */
    public void insertEdge(int v1,int v2,int weight){
        edges[v1][v2] = weight;
        edges[v2][v1] = weight;
        numOfEdges ++;  //边的数目增加一

    }
}
